我國優秀女子山地自行車運動員比賽負荷特征研究

朱 那，曹佩江，盛 蕾，馮連世

前言

現代山地自行車運動起源于20世紀70年代的美國。1990年，國際自行車聯盟承認這項運動，并于次年舉行了首屆世界杯系列賽。近年來，我國山地自行車運動水平有了很大的提高。2000年悉尼奧運會，甘肅女運動員馬艷萍首次參加奧運會，但是卻因中途爆胎，只能遺憾地推車完成全部比賽。2008年北京奧運會，我國女運動員任成遠獲得第5名，劉穎獲得第12名；男運動員姬建華獲得第22名。2010年亞運會上，女子越野賽上更是包攬冠、亞軍，屬于我國競技體育的潛優勢項目。但是，我國山地自行車運動起步晚，項目制勝規律仍在摸索之中，訓練方法和手段較為單一，如何使女子山地自行車項目成績穩步向前，處于世界前列成為今后訓練和科研關注的重點。

山地自行車項目屬于體能主導類項目，對于運動員的體能要求特別是耐力素質的要求很高。但從國內、外的研究以及我們對于項目的觀察看，山地自行車的騎行技術在比賽中的重要性同樣不可忽視。女子山地自行車的比賽時間一般為105～120min，具體騎行的距離主要根據運動員的騎行時間來確定［11］。同時在比賽中，比賽氛圍、比賽戰術的需要，以及山地自行車器械等原因，使得山地自行車比賽中訓練負荷特征存在一定不確定性，對其運動負荷特征的確立并不能簡單地使用騎行距離和運動時間，不同的賽道對于不同類型的運動員要求也是不同的，對于運動員的體能要求也不同。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

本研究的實驗對象為我國優秀女子山地自行車運動員，人數為6人，運動等級為健將級和國際健將級（表1）。

表1 本實驗對象基本情況一覽表Table 1 Basic Data of Experimental Subjects

1.2 研究方法

1.2.1 實驗儀器

GARMIN705edge自行車專用心率表，該儀器可以同時輸出運動中速度、蹬踏頻率、騎行坡度等指標。運動中輸出數據采用GARMIN公司的Training Center處理軟件對心率數據進行整合處理。

1.2.2 運動員有氧參數測試

測試采用美國產MAX－II有氧測試分析系統。測試方法：采用直接測定法，即運動員在運動過程中使用特制的呼吸口罩使其能夠正常呼吸，呼出氣輸入到氣體分析器內進行分析，氣體分析器根據呼出氣中氧含量計算出受試者的max運動形式采用功率自行車運動，運動負荷采用逐級遞增負荷方式，運動員采用自選負荷和自選蹬踏頻率熱身5min。正式試驗為：起始負荷為80W，遞增負荷為30W／3min，蹬踏頻率為95rpm，達到max的標準為：蹬踏頻率低于90rmp達到10s。記錄有氧閾和無氧閾心率和血乳酸值。

表2 優秀女子山地自行車運動員有氧測試指標和數據一覽表Table 2 Aerobic Date of Top Athletes of Women＇s Mountain Biking

1.2.3 Trimp計算方法

采用Lucia等人的Trimp計算模式，權重因子呈現線性上升，計算方法為：

TrimpⅠ＝低于個體有氧閾心率運動時間（min）；

TrimpⅡ＝2×個體有氧閾心率到個體無氧閾心率時間（min）；

TrimpⅢ＝3×高于個體無氧閾心率時間（min）。

總TrimpⅢ＝TrimpⅠ＋TrimpⅡ＋TrimpⅢ

1.2.4 數據統計

各項測試數據通過專用軟件計算，經篩選后將所需要的數據調入EXCLE進行整理和計算派生指標。

2 研究內容

對運動員在2010—2011年8場比賽數據（表3）進行處理，并采集運動員在比賽中的心率。將比賽中第一圈定義為開始階段，最后一圈定義為沖刺階段，其他圈數為途中騎行階段，計算出運動員在比賽中的總Trimp值，同時，對運動員在不同比賽階段數據進行比較分析。

表3 本研究選取比賽數據情況一覽表Table 3 Basic Data of Matches

3 結果與分析

3.1 選取比賽情況分析

本研究中選取了2010年到2011年的8場山地自行車比賽數據，除了對運動員在比賽中的心率采集之外，還對影響運動成績的溫度、賽道海拔、當地的天氣狀況、路面狀況進行統計（表3）。同時在比賽中，觀察對手情況，對比賽的激烈程度進行分析。比賽時間在83min～108min之間，比賽距離在22km～33.7km之間（表4），比賽速度在12.1km／h～23.5km／h之間。可見，其賽道和當地的環境對于比賽成績影響較大，單獨使用騎行距離、運動時間反映運動員負荷并不科學，而且這種表示方法也不符合運動負荷的定義［2］，僅僅考慮了負荷量，忽視了負荷強度對于運動員的影響，忽略了運動機體對于刺激的真實反應。

表4 本研究各站比賽具體參數一覽表Table 4 Detailed Parameter of Each Match

從比賽的賽道看，屯昌站比賽為同一條賽道，但是兩次比賽的方向相反，比賽時間無差異，Trimp值相近，對于運動員負荷并無差異；從比賽時間看，比賽時間相近的屯昌站1和青白江站1在賽道上相差了5km；從比賽距離看，世界錦標賽、全國錦標賽的距離短，但是比賽時間較屯昌站的比賽時間要長了20min以上；在比賽時間無差異的全國錦標賽和世界錦標賽中，Trimp值呈現顯著差異。在不同級別的比賽中，比賽距離相近的黟縣站比賽和世界錦標賽中，Trimp值同樣呈現顯著差異性。可見，比賽級別對于運動員的影響較大，總Trimp也是在幾場比賽中最大的。由此推論，不同的賽道、不同比賽級別、不同賽道環境（海拔、路面、對手情況、天氣）等原因會使得比賽的負荷性質發生改變，采用單純的賽道距離、比賽成績并不能真實反應運動負荷。

3.2 山地自行車比賽負荷特征

3.2.1 不同負荷指標比較

在山地自行車比賽中，比賽時間和比賽距離是最為常見的表示運動負荷的方法，但是，這些指標僅僅是通過長期、系統的訓練得出的外部負荷，并不能完全反映運動員內部負荷和個體差異。圖1是根據常見訓練負荷以及平均心率、Trimp值得出的不同比賽場次的負荷情況，可以看出，平均心率、運動時間、比賽距離的變化趨勢基本一致，但是，表現運動員內部反應的Trimp值上卻出現不同的變化趨勢，比賽的級別越高（世界錦標賽負荷總量＞錦標賽負荷總量＞冠軍賽負荷總量），競爭的激烈程度（對手競技水平、比賽中僵持的程度）對于運動員真實負荷的影響較大。

圖1 本研究常見負荷表達方式和Trimp值比較示意圖Figure 1. Comparison of Difference Training Load Parameter

3.2.2 不同比賽負荷結構比較

運動員在不同賽道、天氣、級別、海拔高度、對手競技狀態等外在環境中參賽，表現出的負荷節奏特征亦有不同。從比賽不同區間的時間看，有氧閾－無氧閾區間時間在整個比賽階段占據較大比例；而從不同的比賽級別看，錦標賽的有氧閾－無氧閾區間運動時間要顯著高于普通的冠軍賽有氧閾－無氧閾區間時間；全國錦標賽和世界錦標賽無氧閾區間時間要高于普通的冠軍賽（表5）；從各個區間的時間分布看，我國女子山地自行車運動員有氧無氧比例為7：3，在低級別的比賽中甚至僅為8：2，由此可見，比賽級別越高，運動員應激水平越高，比賽的負荷也越大。

表5 不同比賽場次不同負荷區間一覽表Table 5 Time Distribution Characteristic of Difference Matches

從Trimp值看，在世界錦標賽和全國錦標賽中，運動員TrimpII所占比例較大，表現為混氧能力騎行時間較多。對個別運動員分析發現：在世界錦標賽和全國錦標賽中，TrimpIII值要比冠軍賽的TrimpIII值高很多，而且在冠軍賽中更多表現為TrimpI值，即為有氧閾能力，這些變化趨勢和不同區間的運動時間是一致的。同時，這似乎可以解釋為什么我國優秀運動員在世界大賽上名次并不理想。相對于訓練年限較短的幾名運動員而言，他們的TrimpII和TrimpIII值均較高，這可能與訓練年限、操車技術有關。如何利用運動員在短暫的下坡、尾隨去消除乳酸，使運動員更多利用有氧閾能力完成比賽可能是今后提高我國山地自行車運動員成績的關鍵。

圖2 本研究比賽中不同區間Trimp值比較示意圖Figure 2. Comparison of Difference Trimp in 8Matches

3.3 不同階段負荷特征

因為山地自行車比賽的賽道特殊性（有部分賽道只能允許1名運動員通過），戰術的特殊性（其他運動員在單行道速度較慢），僵持階段的擺脫或跟隨等戰術需要，以及領先后一名或者落后前1名運動員較多時候的放松騎行等原因的存在，使得山地自行車比賽中，開始階段、途中階段、沖刺階段的負荷具有顯著的差異性。表6顯示，在開始階段，有氧閾、有氧閾－無氧閾時間要顯著高于無氧閾區間的運動時間，在沖刺階段同樣表現出這樣的特征；在小于有氧閾區間上，途中階段要顯著小于沖刺階段；而在大于無氧閾區間上，開始階段要顯著小于途中階段。在比賽中，開始和沖刺階段以有氧和混氧能力為主，而在途中騎行階段主要以混氧和無氧能力為主，這點是由山地自行車集體出發，名次決定最終成績的比賽特征決定的。

整合全部的負荷時間特征顯示，在世界錦標賽中，無論是開始階段、途中騎行階段還是沖刺階段，Trimp值均要比其他比賽高；其次是全國錦標賽的不同階段Trimp值；而在冠軍賽比賽中開始階段、途中階段、沖刺階段的Trimp值無差異。由此可見，對于優秀山地自行車運動員來說，比賽的級別、對手的競技能力水平、比賽中僵持的激烈程度等對于運動員的影響較大，而這些影響主要體現在開始階段和途中騎行階段。

表6 本研究比賽不同階段單圈騎行時間一覽表Table 6 Time of Difference Stage

圖3 本研究不同比賽階段單位時間內Trimp值比較示意圖Figure 3. Comparison of Difference Stage Trimp of Every Minute in 8Matches

3.4 不同階段負荷結構特征

對比全國錦標賽、世界錦標賽和冠軍賽數據，在級別較高、競技水平較高的比賽中，運動員在開始階段較長時間處于無氧代謝水平（區間II、區間III較普通比賽時間長），途中階段混氧能力運動時間較長，沖刺階段區間III運動時間較長，這和圖4的Trimp值變化趨勢是一致的。由此推論，有氧能力和無氧能力在不同的騎行階段表現出不同的特征。在比賽中，運動員從開始階段就需要快速地動員自己的無氧能力；在途中騎行階段，無氧能力、混氧騎行能力的要求極高（表7），耐乳酸、無氧能力、有氧調節能力是決定名次和成績的制勝因素。

冠軍賽比賽的不同階段中，開始階段、途中階段、沖刺階段在區間I和區間III的時間均有顯著的差異（表7），運動員在開始階段、途中階段、沖刺階段的區間II時間較長，沖刺階段區間III的時間有所下降。可能的原因是：隨著比賽的進行，運動員由于脫水、乳酸累積等原因在存在，速度下降或者持平時，心率呈現一定的增長，這導致運動員在沖刺階段的無氧能力受到影響，區間III時間較短，運動成績受到影響。

青白江站和紫蓬山站的比賽由于是陰雨天氣，現場觀察發現：騎行速度較慢，路面泥濘，運動員需要不斷下車推行、扛車行進，運動員混氧能力和無氧能力表現更為顯著，特別是隨著比賽時間的延長，途中騎行階段，車輪粘滯的泥會更多，阻力會不斷增加，需要運動員更高的強度來完成同樣速度的比賽。由此可見，天氣、路面也是造成山地自行車負荷特征發生改變的重要因素。

表7 本研究不同比賽階段負荷結構的時間分布一覽表Table 7 Characteristic of Time Structure in Difference Stage

圖4 本研究不同比賽不同階段負荷特征示意圖Figure 4. Training load Characteristic of Difference Stage

4 討論

4.1 山地自行車比賽負荷特征

4.1.1 山地自行車制勝因素分析

山地自行車的比賽時間一般為2h左右，從運動后機體的生理生化指標上看，山地自行車運動屬于體能主導類項目，Roy Shephard和Per－ A strand等人［17］將30～50km和50～70km的山地自行車比賽歸為長程耐力II和III，根據能量代謝的特點看，糖和脂肪的有氧氧化占很大比例。有研究顯示［17］，其有氧代謝比例達到了95%，無氧代謝僅僅為5%，運動后自由脂肪酸為0.9～1.0mmol／L。本研究顯示：女子山地自行車運動有氧代謝比例為70%，無氧比例在30%，并且隨著比賽級別的變化而變化。由此可知，有氧能力是決定成績的關鍵因素之一，但有氧能力只能反映出運動員40%的騎行能力［10］，無氧能力和騎行技術對于比賽成績的影響同樣不可忽視。無氧能力在開始階段、爬坡、沖刺階段，甚至在飛躍障礙時起到的作用是不言而喻的［13］；在山地自行車比賽中，必須要求運動員具有一定的控制和穩定器械的技術［12］，而這些技術主要表現在下坡騎行過程中［15］。研究發現，在比賽中，運動員的騎行速度和他們的級別是呈顯著正相關的（r＝0.44）［14，20］。澳大利亞國家山地自行車教練員Damian Grundy認為，與公路比賽不同，技術可以改變山地自行車能量的輸出和速度的關系，因為騎行更多時間的運動員會比比賽成績好的運動員消耗更多的能量［9］。由此可見，山地自行車的騎行成績并非僅僅為運動員有氧能力，無氧能力和騎行技術在決定運動成績上的作用同樣不可小覷。所以，簡單用騎行距離、騎行時間來表示運動負荷在反映運動員真實能力上存在較大偏差。

4.1.2 山地自行車比賽負荷結構特征

國外對山地自行車比賽負荷特征的研究發現：運動員在山地自行車比賽中心率平均值為171±6beats／min，相當于90%±3%HRmax和84%±3%max，82%的運動時間在HRLT之上。可見，山地自行車比賽強度很高，而且多集中在開始階段、超越其他運動員時、爬坡時和沖刺時［8，13］。對持續8天山地自行車越野賽的研究發現，比賽中，運動員平均心率為85.4%HRmax，分段的RPE達到了16.1，36%的運動時間是高強度和極高強度（血乳酸大于4mmol／L）［16］；采用SRM 研究顯示：在15個賽 段中，女子運動員平均心率為172±7beats／min，平均功率為193±1W，平均心率在91%的個體最大心率，42%的運動時間為個體無氧閾以上［18］。本研究中，我國優秀女子運動員在冠軍賽中，無氧閾以上運動時間僅僅為30%。在參加國際比賽中，這樣的運動時間也只占到40%，和國外的優秀運動員比較，還有較大差異。所以，不難發現，我國優秀女子運動員在比賽中的平均心率和國外優秀運動員具有顯著差距，我國運動員在無氧閾心率以上的運動時間較國外有較大差距，即運動員耐乳酸能力較差，這些可能與我國教練員長期以來對于山地自行車項目特征的認識有關。在本研究中，不同級別的比賽數據（世界錦標賽、全國錦標賽和冠軍賽）分析同樣證實了這點。

由于山地自行車比賽的特殊賽道要求，比賽開始后，運動員的心率會接近于自己的最大心率［8，18］，運動中的乳酸由出發第1圈的8.01mmol／L下降到隨后1圈的5.7～6.0mmol／L［21］。我國優秀女子山地自行車運動員在比賽中同樣表現出類似特點，而且在高級別的比賽中表現得更加明顯（區間III時間、Trimp III值）。在不同的比賽中，我國優秀女子山地自行車運動員Trimp II值較高，即亞極量強度的騎行時間較長。因為在不同的賽道上，運動員上肢和下肢的肌肉強烈而頻繁地離心收縮［20］，使得運動員在亞極量騎行中，肌肉的離心收縮同樣會在不增加能耗的情況下，增大心率的反應［6］，對于后期的沖刺能力會帶來一定影響。所以在日常的訓練中，技術訓練要建立在一定訓練強度的技術上，使得騎行技術真正適用于在比賽。

對比不同級別的比賽對運動員的影響，忽略賽道的影響后，國內、外的比賽對于運動員的主要影響差別在于TrimpⅡ值的大小，即運動員的混氧能力的差別。同時不難推測出，運動員在有氧耐力平臺、耐乳酸能力、消除乳酸的能力上和國外優秀運動員有較大差距。山地自行車比賽中，一般會有一半的下坡路段存在，如何利用短暫的下坡消除爬坡帶來的乳酸，如何讓運動員在下坡階段克服心理上恐懼等因素對于運動員機能狀態的影響，可能也是以后需要研究的重點。

4.2 Trimp在山地自行車比賽中的應用

從1975年Banister等人［5］在長距離比賽中引入了訓練刺激量（the training impulse）概念開始，Trimp在訓練中的應用已經相對成熟。針對不同項目，已經衍生出多種算法［4］，這種基于“黑箱”理論的計算負荷方法可以較好反映運動員真實負荷，還可以反映訓練或比賽中不同能力的分布特征。目前，Trimp在公路自行車中應用較多［8，14］，而在山地自行車中應用較少。最近，Takken等人［19］對山地自行車巡邏的警察進行研究發現，他們平均每天的刺激量達到355Trimp，每周達到1 777Trimp，接近于職業男子自行車運動員周訓練閾2 000Trimp［14］，曹佩江、朱那等人對比不同級別的山地自行車運動員在個人計時賽和越野賽中的Trimp發現，優秀運動員在越野賽中更多利用Trimp I較大，Trimp III值較小；而在個人計時賽中，卻表現為優秀運動員Trimp III值較大。本研究顯示，在不同類型的比賽中，運動員的反應存在較大差異，主要表現在總訓練負荷量上，而差別最大的為不同Trimp值的分布特征。同樣，本研究顯示：比賽級別越高，Trimp II和Trimp III越高；賽道不同，Trimp值的分布區間也存在較大差異性。這些研究提示，對于不同賽道、不同類型的運動員應該實施監控的精確化、科學化，使得訓練計劃的實施體現出個體化原則。

5 結論

1.山地自行車比賽中，賽道、對手競技能力、環境等因素對比賽負荷特征有較大影響。

2.我國優秀女子山地自行車運動員在比賽中，更多表現為混氧代謝能力；比賽級別越高，運動負荷越高。

3.開始和沖刺階段以有氧和混氧能力為主，而在途中騎行階段主要以混氧和無氧能力為主。

4.比賽的級別越高，運動員的運動負荷越大，混氧能力和無氧能力運動時間越長。

5.Trimp可有效反映運動員受到的外部刺激，可以實現對山地自行車運動員精確的量化負荷目標。

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